陳郢排澇泵站電氣主接線設(shè)計(jì)

郭 昌

(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院, 安徽 合肥 230088)

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城市建成區(qū)不斷擴(kuò)大,城市排澇問題成為制約城市健康發(fā)展的重要因素。大中型城市排澇泵站作為城市排澇的重要基礎(chǔ)設(shè)施,在近些年的城市建設(shè)中得到較多的規(guī)劃和建設(shè)。城市排澇泵站電氣設(shè)計(jì)首先考慮的是電氣主接線的設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

陳郢排澇泵站位于蚌埠市長(zhǎng)淮衛(wèi)臨港開發(fā)區(qū)淮河大堤上,功能定位為提高方邱湖蚌埠市規(guī)劃城區(qū)排澇能力,保障地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,減小澇災(zāi)損失。泵站具有抽排和自排功能,設(shè)計(jì)抽排流量為54.4 m3/s,設(shè)計(jì)自排流量為62.4 m3/s。該站共安裝4臺(tái)2200ZLB-80立式軸流泵,配4臺(tái)TL1400-28/2600型立式高壓同步電機(jī),單機(jī)功率為1 400 kW。4臺(tái)機(jī)組一字型排列,兩側(cè)各布置2孔自排通道,總裝機(jī)容量為5 600 kW,泵站規(guī)模為大型城市排澇泵站。

2 供電系統(tǒng)

陳郢排澇泵站作為重要的大型城市排澇泵站,根據(jù)GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]及CJJ 120—2008《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動(dòng)化工程技術(shù)規(guī)程》[2],城市排澇泵站供電負(fù)荷等級(jí)確定為二級(jí)?？紤]到泵站配套10 kV同步電動(dòng)機(jī),結(jié)合當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃,泵站采用兩路35 kV電源供電,兩路電源分別引自附近2座變電所35 kV母線,架設(shè)兩回35 kV專用架空線路至泵站,導(dǎo)線規(guī)格為L(zhǎng)GJ-150,輸電線路總長(zhǎng)約為20 km。

3 電氣主接線

陳郢排澇泵站安裝4臺(tái)單機(jī)容量1 400 kW同步電動(dòng)機(jī),額定電壓為10 kV,額定功率因數(shù)為0.9(超前),效率為94%;最大運(yùn)行方式是4臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行。因此,對(duì)泵站電氣主接線擬定兩個(gè)可行方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較[3]。

方案一:35 kV高壓側(cè)方案采用單母線分段接線,設(shè)置1臺(tái)S11-8000/35 35±2×2.5%/10.5 kV,YN,d11型主變壓器,容量為8 000 kVA,帶4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。兩路35 kV電源一主一備,兩進(jìn)線斷路器設(shè)置閉鎖,手動(dòng)切換。10 kV機(jī)壓側(cè)采用單母線接線,主變壓器高、低壓側(cè)均設(shè)斷路器,電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)方式,站用電電源分別引自泵站的10 kV母線和35 kV母線。電氣主接線方案一如圖1所示。

圖1 電氣主接線方案一

方案二:35 kV高壓側(cè)方案采用單母線分段接線,設(shè)置2臺(tái)S11-4000/35 35±2×2.5%/10.5 kV,YN,d11型主變壓器,單臺(tái)容量為4 000 kVA,均帶2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。兩路35 kV電源一主一備,兩進(jìn)線斷路器設(shè)置閉鎖,手動(dòng)切換。10 kV機(jī)壓側(cè)采用單母線分兩段接線,2臺(tái)主變壓器10 kV側(cè)出線斷路器及10 kV母線分段斷路器相互閉鎖,當(dāng)其中一路電源檢修或故障時(shí),母線分段斷路器投入運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)方式,站用電電源分別引自泵站的10 kV母線和35 kV母線。電氣主接線方案二如圖2所示。

圖2 電氣主接線方案二

兩種方案比較:方案一,電氣接線及繼電保護(hù)配置簡(jiǎn)單,變配電設(shè)備少,變配電設(shè)備布置占地面積小,土建投資少,檢修、維護(hù)工程量小,設(shè)備總投資為278.5萬元,年電能損耗費(fèi)為3.93萬元,年運(yùn)行費(fèi)為26.49萬元,可靠性和靈活性稍差;方案二,電氣接線較復(fù)雜,變配電設(shè)備較多,設(shè)備總投資為330.30萬元,年電能損耗費(fèi)為4.63萬元,年運(yùn)行費(fèi)為31.17萬元,電能損耗比方案一稍大,變電站占地面積較大,供電可靠性和靈活性稍高。

從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮,方案一在工程投資、運(yùn)行維護(hù)、電能損耗、變電站占地面積等方面具有一定優(yōu)勢(shì),雖然可靠性和靈活性稍差,考慮到該站主變壓器為戶外布置,油浸式變壓器故障機(jī)率較小。由于泵站年運(yùn)行小時(shí)數(shù)較低,主變壓器及其他開關(guān)設(shè)備的維修工作可安排在泵站非運(yùn)行期間進(jìn)行。泵站裝機(jī)數(shù)量不多,10 kV機(jī)壓側(cè)采用單母線接線可以大大節(jié)省投資,且運(yùn)行維護(hù)方便。因此綜合比較后,該泵站的電氣主接線采用方案一。

4 站用電系統(tǒng)

根據(jù)GB 50265—2010《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]要求,泵站供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的站用電系統(tǒng)。排澇泵站站用電主要包括泵站內(nèi)的輔機(jī)設(shè)備用電和泵站管理、運(yùn)行值班的照明和辦公用電。由于排澇泵站運(yùn)行時(shí)間較短,在非排澇期間基本不開機(jī),站用電變壓器在排澇期間主要承擔(dān)站用電負(fù)荷,非排澇期間主要滿足檢修及照明用電需求。為了減少電氣設(shè)備及土建投資,盡量減少?gòu)淖儔浩鞯接秒娯?fù)荷的低壓配電級(jí)數(shù)。

陳郢排澇泵站站用電源取得方式:為保證泵站運(yùn)行期間和非運(yùn)行期間站用負(fù)荷的供電,泵站設(shè)置了1臺(tái)型號(hào)為SCB11-315/35 35±5%/0.4 kV D,yn11(Ud%=6.5)站用變壓器,電源掛接在35 kV母線上;為防止SCB11-315/35型站用變壓器發(fā)生故障影響泵站運(yùn)行,另設(shè)1臺(tái)型號(hào)為SCB11-315/10 10±5%/0.4 kV D,yn11(Ud%=4)的站用變壓器作為勵(lì)磁裝置、技術(shù)供水泵、滲漏排水泵等重要負(fù)荷的備用電源。同時(shí)考慮泵站內(nèi)消防設(shè)備負(fù)荷,設(shè)置一臺(tái)80 kW柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。

由于泵站用變壓器容量大于100 kVA,故需對(duì)站用電(0.4 kV母線)負(fù)荷進(jìn)行無功功率補(bǔ)償,補(bǔ)償方式采用集中自動(dòng)補(bǔ)償,總補(bǔ)償容量按變壓器裝機(jī)容量的15%～40%進(jìn)行估算。因此,總補(bǔ)償容量為120 kvar,補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.92以上。

5 結(jié) 語(yǔ)

城市排澇泵站宜采用兩路電源供電,電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮泵站建設(shè)規(guī)模、供電方式、運(yùn)行特點(diǎn)、用電負(fù)荷分布等因素,力求達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行靈活、安全可靠、維護(hù)方便、節(jié)能環(huán)保等要求。在明確設(shè)計(jì)控制方向的基礎(chǔ)上,對(duì)具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,以提高泵站電氣主接線設(shè)計(jì)的合理性。